基于第一性原理的界面建模与统计分析用于估算金属 Cu(111) 表面的水接触角
化学物理
2022-10-11 v2 应用物理
计算物理
摘要
在工业应用中，控制表面上的水接触角对于调节其润湿性十分重要，这需要开发能够精确预测该角度的第一性原理预测方案。该方案需要表面上液体分子吸附的结构模型，但其可靠性取决于表面是由绝缘体还是金属构成。以往的第一性原理研究集中于绝缘体上水接触角的估算，其中采用水分子的周期蜂窝阵列作为绝缘体表面水的吸附模型，并在绝缘体情形下取得成功。然而，本研究聚焦于金属表面上的水接触角，并提出一种简单的基于第一性原理的估算方案。我们不仅采用了先前提出的基于周期蜂窝阵列的结构建模，还考虑了具有不同分子覆盖度（ML）值的孤立水寡聚体集合。我们建立了一个统计模型来预测水在 Cu(111) 表面润湿的接触角：将从各个孤立团簇获得的覆盖度依赖接触角拟合为二次回归，并通过参考文献中水层的 ML 值进行插值得到接触角。该插值值落在实验角度的偏差范围内。此外，发现孤立团簇上的 Boltzmann 平均与插值结果吻合良好。这表明 Boltzmann 平均可用于在不知晓 ML 值先验的情况下估算其他金属表面的接触角。
引用
@article{arxiv.2009.11497,
title = {Ab-initio-based Interface Modeling and Statistical Analysis for Estimate of the Water Contact Angle on a Metallic Cu(111) Surface},
author = {Takahiro Murono and Kenta Hongo and Kousuke Nakano and Ryo Maezono},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.11497},
year = {2022}
}
备注
4 pages